JP2545923B2 - Pulse motor - Google Patents

Pulse motor

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JP2545923B2
JP2545923B2 JP63103576A JP10357688A JP2545923B2 JP 2545923 B2 JP2545923 B2 JP 2545923B2 JP 63103576 A JP63103576 A JP 63103576A JP 10357688 A JP10357688 A JP 10357688A JP 2545923 B2 JP2545923 B2 JP 2545923B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はバリアブル・レラクタンス形(以下、VR形と
する)のパルスモータの電流−トルク特性の改善に関す
るものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to improvement of current-torque characteristics of a variable reluctance type (hereinafter referred to as VR type) pulse motor.

[従来の技術] 従来におけるVR形パルスモータの電流−発生トルク特
性の一例を第5図に示す。
[Prior Art] FIG. 5 shows an example of current-generated torque characteristics of a conventional VR type pulse motor.

図に示すように、発生トルクTは、トルクを発生する
ためにモータのコイルに流す電流(以下、駆動電流とす
る)Iの2乗に比例するが、大電流領域では磁気飽和が
起こって発生トルクは飽和し、特性曲線は2次曲線から
ずれる。
As shown in the figure, the generated torque T is proportional to the square of a current (hereinafter, referred to as a drive current) I flowing through a coil of a motor to generate torque, but magnetic saturation occurs in a large current region. The torque saturates and the characteristic curve deviates from the quadratic curve.

[発明が解決しようとする課題] このような特性曲線のモータは、発生トルクTと駆動
電流Iの関係が非線形で、しかも駆動電流Iが零付近で
は曲線の勾配が0に近くになるため、制御が難しいとい
う問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In a motor having such a characteristic curve, the relationship between the generated torque T and the drive current I is non-linear, and when the drive current I is near zero, the slope of the curve is close to 0. There was a problem that it was difficult to control.

永久磁石形パルスモータ(PM形パルスモータ)やハイ
ブリッド形パルスモータでは、発生トルクが駆動電流に
比例する特性が得られるが、永久磁石を使用するため、
モータの材料費が高くなり、また組立てが面倒であると
いう問題点がある。
With a permanent magnet type pulse motor (PM type pulse motor) and a hybrid type pulse motor, the generated torque has the characteristic that the generated torque is proportional to the drive current.
There are problems that the material cost of the motor becomes high and the assembly is troublesome.

本発明はこのような問題点を同時に解決するためにな
されたものであり、VR形パルスモータを用いて発生トル
クが駆動電流に比例し、制御が容易なパルスモータを実
現することを目的とする。
The present invention has been made to solve these problems at the same time, and an object thereof is to realize a pulse motor which uses a VR type pulse motor, in which the generated torque is proportional to the drive current and which is easy to control. .

[課題を解決するための手段] 本発明は、 バリアブル・レラクタンス形であって、突極からの発
生トルクは突極に巻かれたコイルに流れる電流の2乗に
比例しているパルスモータにおいて、 同一相のコイルが巻かれ、互いに向かい合う位置にあ
り、歯の位相が同一位相になった突極により一つの対を
なす突極と、 これら一つの対をなす突極と異なる位置にあり、前記
一つの対をなす突極と同一相のコイルが巻かれ、突極の
歯の位相が一つの対をなす突極に対して1/2ピッチだけ
ずれている突極により他の対をなす突極と、 前記一つの対をなす突極に巻かれたコイルにIA1+IAB
(ただし、IA1は駆動電流、IABはバイアス電流)なる電
流を流し、一つの対をなす突極から(IA1+IABに比
例したトルクを発生させ、前記他の対をなす突極に巻か
れたコイルにIA1−IABなる電流を流し、他の対をなす突
極から−(IA1−IABに比例したトルクを発生させ、
一つの対をなす突極からの発生トルクと他の対をなす突
極からの発生トルクの和を4・IA1・IABに比例したトル
クにする電流供給手段と、 を具備したことを特徴とするパルスモータである。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a variable reluctance type pulse motor in which a torque generated from a salient pole is proportional to a square of a current flowing through a coil wound around the salient pole. The coils of the same phase are wound, and they are at positions facing each other, and the salient poles that form a pair by the salient poles whose teeth have the same phase, and the salient poles that form one pair are at different positions, A coil of the same phase as that of a salient pole that forms a pair is wound, and the teeth of the salient pole are offset by 1/2 pitch from the salient pole that forms a pair. I A1 + I AB on the pole and the coil wound around the pair of salient poles
(However, I A1 is a drive current and I AB is a bias current), a current proportional to (I A1 + I AB ) 2 is generated from one pair of salient poles, and the other pair of salient poles is generated. A current I A1 −I AB is applied to the coil wound around the pole, and a torque proportional to − (I A1 −I AB ) 2 is generated from the salient poles forming another pair,
And a current supply means for making the sum of the torque generated from one pair of salient poles and the torque generated from the other pair of salient poles proportional to 4 · I A1 · I AB. It is a pulse motor.

[実施例] 以下、図面を用いて本発明を説明する。[Examples] The present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明にかかるパルスモータの一実施例の要
部構成図である。この図は、3相励磁で12個の突極が設
けられたアウタロータ形モータのステータ・コアの構成
を示したものである。
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an embodiment of a pulse motor according to the present invention. This figure shows the structure of the stator core of an outer rotor type motor provided with 12 salient poles by three-phase excitation.

このモータで、1はステータであり、突極21〜24,31
〜34,41〜44が形成されている。各突極はコイルが巻か
れ、また先端には一定ピッチの歯5が形成されている。
図では、突極21と22に巻かれたコイル61と62を示し、他
は省略している。これらのコイルは、突極21〜24,31〜3
4,41〜44に巻かれたコイルでそれぞれ1相を構成する。
In this motor, 1 is a stator, and salient poles 2 1 to 2 4 , 3 1
~ 3 4 , 4 1 ~ 4 4 are formed. A coil is wound around each salient pole, and teeth 5 with a constant pitch are formed at the tips.
In the figure, stator teeth 2 1 and 2 2 coil 61 wound with the six-2, others are omitted. These coils, stator teeth 21 to 24, 3 1 to 3
4, comprise each one phase at 41 to 4-wound coil.

同一相のコイルが巻かれた突極では、向かい合う位置
にある突極の歯は同一位相で、90゜異なる位置にある突
極の歯の位相はp/2ずれている(pは歯5のピッチ)。
例えば、突極21と22の歯は同一位相で、突極21,22に対
し突極23,24の位相はp/2ずれている。
In salient poles in which coils of the same phase are wound, the teeth of salient poles at opposite positions have the same phase, and the teeth of salient poles at different positions by 90 ° are out of phase by p / 2 (p is tooth 5 pitch).
For example, in the salient pole 2 1 and 2 2 of the teeth are the same phase, stator teeth 2 1, 2 2 to the stator teeth 2 3, 2 4 of the phase is shifted p / 2.

他の相のコイルが巻かれた突極でも同様である。 The same applies to salient poles wound with coils of other phases.

また、突極21〜24,31〜34,41〜44の歯の位相はp/3ず
つずれている。
Further, salient poles 21 to 24, 3 1 to 3 4, 41 to 4 tooth phase is shifted by p / 3.

このようなことから、突極21と22、23と24、31と32
33と34、41と42、43と44をそれぞれA極、A′極、B
極、B′極、C極、C′極とする。
From this, salient poles 2 1 and 2 2 , 2 3 and 2 4 , 3 1 and 3 2 ,
3 3 and 3 4 , 4 1 and 4 2 , 4 3 and 4 4 are A pole, A ′ pole, and B pole, respectively.
A pole, a B ′ pole, a C pole, and a C ′ pole.

7は突極に巻かれたコイルに電流を供給する電流供給
手段である。
Reference numeral 7 is a current supply means for supplying a current to the coil wound around the salient pole.

同一相で向かい合う位置にある突極例えば突極21と22
に巻かれたコイルは同一方向に巻かれていてしかも直列
に接続されている。
Salient poles facing each other in the same phase, for example salient poles 2 1 and 2 2
The coils wound on are wound in the same direction and are connected in series.

第2図はステータ・コアとロータ・コアの歯先形状と
それらの相対的位置関係を示した図であり、この図では
ステータとロータを展開して示している。
FIG. 2 is a view showing the tooth top shapes of the stator core and the rotor core and the relative positional relationship between them, and in this figure, the stator and the rotor are shown in an expanded manner.

第1図ではコイルどうしの接続のしかたを示すために
A極に巻かれたコイルを示しているが、第2図ではモー
タの動作説明をする都合上、A極とA′極に巻かれたコ
イルを示している。
FIG. 1 shows the coil wound around the A pole to show how to connect the coils, but in FIG. 2, the coil is wound around the A pole and the A ′ pole for convenience of explaining the operation of the motor. The coil is shown.

第2図で、8は歯5と対向していてこの歯と同一ピッ
チの歯9が形成されたロータである。
In FIG. 2, reference numeral 8 denotes a rotor having teeth 9 facing the teeth 5 and having the same pitch as the teeth.

このようなモータで、第2図に示す相対的歯先位置に
あるとき、突極21(この突極をA極と称する)に巻かれ
たコイル61に駆動電流IAを流し、突極24(この突極を
A′極と称する)巻かれたコイル64に駆動電流IA′を流
すと、A極ではロータ8をa方向へ、A′極ではロータ
8をb方向へそれぞれ動かすトルクを発生する。A極と
A′極の発生トルクを図示すると第3図のg1とg4のよう
になる。第3図のグラフは、縦軸に発生トルクT、横軸
に駆動電流Iをとったグラフである。
With such a motor, at the relative tooth tip position shown in FIG. 2, the drive current I A is caused to flow through the coil 6 1 wound around the salient pole 2 1 (this salient pole is referred to as the A pole), When the drive current I A ′ is passed through the coil 6 4 wound around the pole 2 4 (this salient pole is referred to as the A ′ pole), the rotor 8 moves in the a direction at the A pole and the rotor 8 moves in the b direction at the A ′ pole. Generates torque to move each. The generated torques of the A pole and the A ′ pole are shown as g 1 and g 4 in FIG. The graph of FIG. 3 is a graph in which the vertical axis represents the generated torque T and the horizontal axis represents the drive current I.

ここでもし、A極とA′極に巻かれたコイルに流れる
電流が駆動電流IA=IA′だけである場合は、A極とA′
極の発生トルクT1とT4は、 T1∝(IA2,T4∝(IA′) となり、比例定数が等しいことから、T1=T4になる。こ
こで、A極とA′極は歯の位相が1/2ピッチだけずれて
いるため、発生トルクT1とT4は大きさが等しく逆方向に
作用する。これにより、発生トルクT1とT4の和T0は、 T0=T1−T4=0 になる。従って、モータは回転しない。
Here, if the current flowing through the coil wound around the A pole and the A'pole is only the drive current I A = I A ', the A pole and the A'
The torques T 1 and T 4 generated by the poles are T 1 ∝ (I A ) 2 and T 4 ∝ (I A ′) 2 , and since the constants of proportionality are equal, T 1 = T 4 . Here, since the teeth of the A pole and A'pole are out of phase with each other by 1/2 pitch, the generated torques T 1 and T 4 are equal in magnitude and act in opposite directions. As a result, the sum T 0 of the generated torques T 1 and T 4 becomes T 0 = T 1 −T 4 = 0. Therefore, the motor does not rotate.

そこで、本発明にかかるモータでは、A極とA′極に
それぞれ巻かれたコイルに流す電流に大きさが等しいバ
イアス電流IABとIAB′を重畳している。そして、A極に
巻かれたコイルには駆動電流とバイアス電流を和動的
に、A′極に巻かれたコイルには駆動電流とバイアス電
流を差動的に流す。従って、A極とA′極にそれぞれ巻
かれたコイルに流れる電流I1とI2は、 I1=IA1+IAB I2=IA1′−IAB′ となる。ここで、IA1とIA1′は駆動電流である。
Therefore, in the motor according to the present invention, bias currents I AB and I AB ′ having the same magnitude as the currents flowing in the coils wound around the A pole and the A ′ pole are superimposed. Then, the drive current and the bias current are summed to the coil wound around the A pole, and the drive current and the bias current are differentially passed to the coil wound around the A ′ pole. Therefore, the currents I 1 and I 2 flowing in the coils wound around the A pole and the A ′ pole respectively become I 1 = I A1 + I AB I 2 = I A1 ′ −I AB ′. Here, I A1 and I A1 ′ are drive currents.

これによりトルクT1とT4は、 T1∝(IA1+IAB T4∝(IA1′−IAB′) となる。前述したようにA極とA′極は歯の位相が1/2
ピッチだけずれているため、発生トルクT1とT4は逆方向
に作用する。比例定数が等しいことから、発生トルクT1
とT4の和T0は、 T0=T1−T4 ∝(IA1+IAB−(IA1′−IAB′) になる。駆動電流IA1とIA1′を等しくし、またバイアス
電流IABとIAB′は等しいことから、 T0∝4・IA1・IAB となる。
As a result, the torques T 1 and T 4 become T 1 ∝ (I A1 + I AB ) 2 T 4 ∝ (I A1 ′ −I AB ′) 2 . As mentioned above, the poles of the A pole and A'pole have a half phase.
Since they are deviated by the pitch, the generated torques T 1 and T 4 act in opposite directions. Since the proportional constants are equal, the generated torque T 1
The sum T 0 of T 4 and T 4 becomes T 0 = T 1 −T 4 ∝ (I A1 + I AB ) 2- (I A1 ′ −I AB ′) 2 . Since the drive currents I A1 and I A1 ′ are equal and the bias currents I AB and I AB ′ are equal, T 0 ∝4 · I A1 · I AB .

これらの関係をグラフ化すると第4図のようになる。
この図で、グラフf1とf4はそれぞれA極とA′極からの
発生トルクT1とT4のグラフで、グラフf0は発生トルクT0
のグラフである。
A graph of these relationships is shown in FIG.
In this figure, graphs f 1 and f 4 are graphs of generated torques T 1 and T 4 from the A pole and A ′ pole, respectively, and graph f 0 is the generated torque T 0.
Is a graph of.

グラフに示すように、発生トルクT0は、駆動電流IA1
=IA1′=0のときはT1とT4の大きさが等しく互いに逆
方向に作用するため0になる。IA1=IA1′≠0のとき、
発生トルクT0は、トルクT1とT4が飽和に達しない(2次
曲線から外れない)電流領域では比例直線になる。
As shown in the graph, the generated torque T 0 is equal to the drive current I A1
= I A1 ′ = 0, the magnitudes of T 1 and T 4 are equal and they act in the opposite directions, and thus become 0. When I A1 = I A1 ′ ≠ 0,
The generated torque T 0 becomes a proportional straight line in the current region where the torques T 1 and T 4 do not reach saturation (do not deviate from the quadratic curve).

本発明にかかるモータでは、A極とA′極に巻かれた
コイルに等しい駆動電流IAだけを流したのでは回転しな
い。A極に電流IA1+IABを流し、A′極に電流IA1−IAB
を流すことによってモータは回転し、このときの発生ト
ルクT0は駆動電流IA1に比例する。
The motor according to the present invention does not rotate when the same drive current I A is applied to the coils wound around the A pole and the A ′ pole. A current I A1 + I AB is applied to the A pole and a current I A1 −I AB is applied to the A'pole.
The motor is rotated by causing the current to flow, and the generated torque T 0 at this time is proportional to the drive current I A1 .

以上のような理由により、本発明では、A極とA′極
の歯の位相を1/2ピッチだけずらした。
For the above reasons, in the present invention, the phases of the teeth of the A pole and A'pole are shifted by 1/2 pitch.

以上の関係はA極とA′極の関係であったが、他のB
極とB′極、及びC極とC′極についても同様である。
The above relationship was the relationship between the A pole and the A'pole, but other B
The same applies to the pole and B'pole and the C pole and C'pole.

このようにコイルに流す電流を所定の条件にすると、
発生トルクは駆動電流に比例する。
In this way, if the current flowing in the coil is set to a predetermined condition,
The generated torque is proportional to the drive current.

なお、実施例では3相励磁のモータを説明したが、モ
ータはこれに限らず2相励磁や他の多相励磁のものであ
ってもよい。
It should be noted that in the embodiment, a three-phase excitation motor has been described, but the motor is not limited to this and may be two-phase excitation or other multi-phase excitation.

また、実施例では1相に2種類の歯の位相の突極が設
けられた場合を説明したが、これに限らず1相に1種類
の突極を設けた構成にしても、1相に多種類の突極を設
けた構成にしてもよい。ただし、1相当たりの突極の種
類数はどの相も同じでなければならない。
Further, in the embodiment, the case where the salient poles of two kinds of tooth phases are provided in one phase has been described. You may make it the structure which provided the salient pole of many kinds. However, the number of types of salient poles per phase must be the same for all phases.

[効果] 本発明によれば、突極のコイルにバイアス電流を流す
ことにより発生トルクを駆動電流に比例させているた
め、モータの制御が容易になる。
[Effect] According to the present invention, since the generated torque is made proportional to the drive current by causing the bias current to flow through the salient pole coil, control of the motor becomes easy.

また、材料費が安く組立てが容易であるというVR形パ
ルスモータの利点を生かしつつ、PM形パルスモータと同
等の比例特性を得ることができる。
Further, while taking advantage of the advantages of the VR type pulse motor that the material cost is low and the assembly is easy, it is possible to obtain the proportional characteristics equivalent to those of the PM type pulse motor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明にかかるパルスモータの一実施例の要部
構成図、第2図は第1図のモータの展開図、第3図及び
第4図は第1図のモータの動作説明図、第5図は従来に
おけるパルスモータのトルク−電流特性図である。 1……ステータ、21〜24,31〜34,41〜44……突極、5,9
……歯、61,62,64……コイル、7……電流供給手段、8
……ロータ。
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an embodiment of a pulse motor according to the present invention, FIG. 2 is a development view of the motor of FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are operation explanatory diagrams of the motor of FIG. FIG. 5 is a torque-current characteristic diagram of a conventional pulse motor. 1 …… stator, 2 1 to 2 4 , 3 1 to 3 4 , 4 1 to 4 4 …… salient pole, 5,9
...... teeth, 6 1, 6 2, 6 4 ...... coil, 7 ...... current supply means, 8
...... Rotor.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】バリアブル・レラクタンス形であって、突
極からの発生トルクは突極に巻かれたコイルに流れる電
流の2乗に比例しているパルスモータにおいて、 同一相のコイルが巻かれ、互いに向かい合う位置にあ
り、歯の位相が同一位相になった突極により一つの対を
なす突極と、 これら一つの対をなす突極と異なる位置にあり、前記一
つの対をなす突極と同一相のコイルが巻かれ、突極の歯
の位相が一つの対をなす突極に対して1/2ピッチだけず
れている突極により他の対をなす突極と、 前記一つの対をなす突極に巻かれたコイルにIA1+I
AB(ただし、IA1は駆動電流、IABはバイアス電流)なる
電流を流し、一つの対をなす突極から(IA1+IAB
比例したトルクを発生させ、前記他の対をなす突極に巻
かれたコイルにIA1−IABなる電流を流し、他の対をなす
突極から−(IA1−IABに比例したトルクを発生さ
せ、一つの対をなす突極からの発生トルクと他の対をな
す突極からの発生トルクの和を4・IA1・IABに比例した
トルクにする電流供給手段と、 を具備したことを特徴とするパルスモータ。
1. A pulse motor of variable reluctance type, wherein the torque generated from the salient poles is proportional to the square of the current flowing through the coil wound on the salient poles. The salient poles that face each other and form a pair with salient poles that have the same phase of teeth, and the salient poles that form a pair and that are in a different position from the salient poles that form the pair. A coil of the same phase is wound, and the teeth of the salient poles are displaced by 1/2 pitch from the salient poles forming one pair, and the salient poles forming another pair by the salient poles, and the one pair I A1 + I on the coil wound around the salient pole
A current of AB (however, I A1 is a drive current and I AB is a bias current) is made to flow, a torque proportional to (I A1 + I AB ) 2 is generated from one pair of salient poles, and the other pair is formed. A current of I A1 −I AB is made to flow through the coil wound on the salient poles, and a torque proportional to − (I A1 −I AB ) 2 is generated from the salient poles of the other pair, and the salient poles of one pair are generated. a pulse motor, characterized in that a current supply means for generating torque and torque proportional to the sum of the generated torque to 4 · I A1 · I AB from salient pole forming the other pair, equipped with a from.
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